一种高氯废水COD检测装置的制作方法

本实用新型属于工业废水水质检测技术领域，具体涉及一种高氯废水cod自动检测装置。

背景技术：

氯离子(cl^-)普遍存在于各种废水中。高氯废水是一类特殊的工业废水，常见于石油化工、采矿、食品加工、稀土冶炼、制革(鞣革)、化学制药、造纸、纺织、油漆、颜料和机械制造等行业，因氯离子含量高而得名，其氯离子含量一般可达10000～100000mg/l，甚至更高。高氯意味着高盐分、强腐蚀性，不仅对接触管材有特殊要求，而且处理难度极高，大量排放时会对自然环境造成巨大破坏。化学需氧量(cod)是重要的废水污染物总量控制指标，随着我国环保力度的不断强化，cod达标排放限值不断降低，但废水中大量氯离子的存在会显著干扰cod的测定，造成cod“虚高”，理论上每1000mg/l氯离子可使待测废水cod增加约250mg/l，严重影响测量结果的准确性。因此，针对高氯废水，开发能有效检测cod的设备和方法，保证检测数据的准确性和可靠性，对于环境保护环境检测工作来说意义重大。

目前，高氯废水cod检测方法主要有氯离子校正法(gb/t31195-2014)、氯气校正法(hj/t70-2001)、分光光度法和总有机碳法等，其中氯离子校正法和氯气校正法应用最普遍，不过氯离子校正法的检测上限较低仅为2000mg/l，氯气校正法的检测上限虽达到20000mg/l，但仍无法对现有高氯废水形成全覆盖。此外，两种校正法都存在操作步骤繁琐，检测时间较长的问题，难以胜任大批量、高效检测。分光光度法先采用稀释或降氯的措施对高氯废水进行前处理，再利用重铬酸钾对待测废水进行氧化，最后采用光度法对剩余重铬酸钾进行测定，氯离子检测上限也达到了20000mg/l。然而上述三种方法都需采用重铬酸钾作氧化剂，硫酸汞作掩蔽剂，产生大量含铬、含汞重金属检测废液，环境危害性极大。

总有机碳法是根据hj501-2009标准，利用高温把待测废水中可燃烧的有机物氧化成二氧化碳，再根据二氧化碳的浓度换算得到废水的cod值，理论上可完全屏蔽氯离子的干扰，是一种理想的高氯废水cod检测方法，但该方法受废水水质波动影响较大，检测时需频繁校验标准曲线，从而增加检测难度和工作量。且氯离子浓度越高，废水中的盐分、杂质含量也越高，检测时产生的干扰也越大。

综上，迫切需要开发自动化、智能化、适应水质变化能力强的高氯废水cod检测装置和方法。

技术实现要素：

为解决现有高氯废水cod检测方法操作步骤复杂、检测效率低、二次污染严重、稳定性差、自动化程度不高等技术不足，本实用新型提供一种高氯废水cod自动检测装置，能够有效消除高浓度氯离子对cod的干扰，操作便捷、选择性强、高度自动化且无二次污染，适用范围广。

为达到上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种高氯废水cod自动化检测装置，包括前处理系统、预选系统、检测系统和控制系统；

所述前处理系统包括集水箱、纯水箱、净化器和待检池；所述集水箱上部清水出口经第一增压泵与净化器的进水端相连，所述净化器的净水端与待检池相连，所述净化器的浓水端、待检池底部出水口分别与集水箱下部相连；所述纯水箱分别与待检池、集水箱相连，由纯水箱中的去二氧化碳蒸馏水清洗待检池和集水箱；所述待检池设有待检池支管，待检池支管下端与待检池相通使待检池支管与待检池构成y形；

所述预选系统包括参比池、预选电极和定位云台，所述参比池与待检池共壁相连，所述预选电极至少有一半浸没在参比池的参比液或待检池待测高氯废水中，预选电极与定位云台相连，通过定位云台实现预选电极在参比池与待检池间的移动；

所述检测系统包括进样器、雾化器、燃烧器和检测器；所述进样器一端位于待检池支管内，另一端通过管道与雾化器的进样端相连，由进样器吸取待检池中的高氯废水并注入雾化器；所述雾化器的进气端与气体泵相连由气体泵将助燃剂泵入雾化器，所述雾化器的出口位于燃烧器内，高氯废水在雾化器内雾化成微小液滴，随助燃剂进入燃烧器内燃烧完全；所述燃烧器出口与检测器相通，由检测器检测co2含量，根据标准曲线换算出待测高氯废水的cod值；所述检测器的出气口管路设有通过引风机将气体排入空气；所述检测器的检测信号通过导线与所述控制系统相连。

本实用新型所述前处理系统、预选系统、检测系统和控制系统安装在壳体内。

优选的，所述集水箱上部设有进水管路；所述集水箱的下部较上部收窄，以便大颗粒物的快速沉降；所述集水箱底部出口管路设有第一电磁阀。

本实用新型对集水箱、待检池、纯水箱、净水器的高低顺序无明确要求；按照常规习惯，纯水箱、待检池、净水器均高于集水池。

优选的，所述第一增压泵的工作压力为0.1mpa～2.5mpa。

优选的，所述净化器为超滤膜孔径0.05～0.45微米的超滤膜组件。净化器中超滤膜截留高氯废水中固态物质，而氯离子在废水中呈溶解的离子状态，因此不会造成氯离子损失。

优选的，所述净化器的浓水端与集水箱的连接管路设有第二电磁阀；所述待检池底部出水口与集水箱的连接管路设有第三电磁阀。

所述纯水箱盛放去除二氧化碳的蒸馏水。

优选的，所述纯水箱的出水管路上设有第二增压泵，所述第二增压泵的出口分别与待检池顶部、集水箱上部相连。进一步优选的，在所述第二增压泵和待检池的连接管路上设有第四电磁阀；在所述第二增压泵和集水池的连接管路上设有第五电磁阀。

优选的，所述预选电极由氯离子选择性电极和甘汞参比电极组成。

优选的，所述定位云台由横向云台和纵向云台组成，所述横向云台使预选电极左右转动，所述纵向云台使预选电极前后转动，通过定位云台实现预选电极在参比池和待检池间的移动。更具体的，所述横向云台的轴竖直设置，通过横向云台带动纵向云台和预选电极在水平面内(俯视角度)左右圆周摆动；所述纵向云台的轴水平设置，预选电极由与纵向云台的轴相连的夹套固定，纵向云台带动预选电极在纸平面内(正视角度)前后圆周摆动。本领域技术人员能够实现纵向云台、横向云台和预选电极之间的安装。定位云台通过以下方式实现预选电极在参比池和待检池间的移动：纵向云台向前或向后转动一定角度，带动预选电极离开参比池；再由横向云台向左转动，带动纵向云台和预选电极来到待检池上方；纵向云台向后或向前转动，使预选电极进入待检池内部；检测结束后反向执行上述程序使预选电极归位。

优选的，所述参比液是由去二氧化碳蒸馏水配制的氯化钠标准溶液，以氯离子浓度计为50000mg/l。实际操作时，本领域技术人员可根据实际需要调整参比液中氯离子浓度。

优选的，所述进样器与待检池支管的连接处通过胶塞进行密封。

优选的，所述燃烧器为中空管状的电阻式加热管，燃烧器内壁内表面分布有凹槽或圆形突起，以便雾化液滴与燃烧器充分接触，燃烧充分，同时便于气体扩散，避免燃烧固体产物的沉积；所述燃烧器的材质为耐氯离子腐蚀的陶瓷；所述燃烧器的工作温度为900℃。待测高氯废水在燃烧器燃烧产生的气体，主要成分是二氧化碳和过量氧气，属于无害物质，且量极少。

优选的，所述检测器为co2红外检测器或co2传感器，由检测器检测co2含量，根据标准曲线换算出待测高氯废水的cod值。

优选的，所述的雾化器的进气端与外接外接气源相连，由气体泵将外接气源中的助燃剂泵入雾化器。

考虑到燃烧后若不对气体进行冷却就直接进行检测，会影响检测器的检测精度和检测器的寿命，因此，所述燃烧器与检测器之间还设有冷却室，用于冷却燃烧器排出的气体。

优选的，所述的冷却室为中空的冷却室，所述冷却室的体积为燃烧器体积的30～50倍，燃烧器排出的高温气体进入冷却室，体积突然放大，并通过与冷却室外界进行快速热交换，使气体温度降低至低于100℃。所述冷却室的材质为不锈钢。

优选的，所述控制系统包括控制器和显示屏；由预选电极测出的cl^-含量、由检测器测出的co2含量反馈至控制器，再由控制器将结果保存并展示到显示屏上或对外输出。由所述控制系统控制进样器、定位云台、预选电极、燃烧器、检测器、电磁阀等，控制方法是常规的信号反馈响应法。

基于上述检测装置检测高氯废水cod的方法，包括以下步骤：

步骤(1)、采用去二氧化碳蒸馏水清洗待检池和集水箱；

步骤(2)、待测高氯废水进入集水箱，静置，废水中的大颗粒物在重力作用下沉至集水箱底部，再依次开启第一增压泵(工作压力为0.1mpa～2.5mpa)和第二电磁阀，废水经第一增压泵进入净化器进行过滤，高氯废水中的细小悬浮颗粒物被完全截留，净化后的高氯废水(即淡水)进入待检池，浓水经第二电磁阀回到集水箱内，再关闭第一增压泵；

步骤(3)、依次开启燃烧器和检测器进行预热，将燃烧器预热至300～500℃；采用空气对燃烧器、冷却室和检测器进行清扫；再启动横向云台和纵向云台，将预选电极从参比池中转移到待检池内，对净化后的高氯废水进行预选检测，测定氯离子含量；

步骤(4)、根据步骤(3)预选检测结果，由进样器从待检池吸取高氯废水注入雾化器，由气体泵引入助燃剂至雾化器，高氯废水雾化后随助燃剂进入燃烧器(燃烧器的工作温度为900℃)内燃烧，产生的高温气体经冷却室降温至低于100℃后进入检测器内进行检测，获得co2含量，将检测数据反馈给控制器，根据标准曲线换算出待测高氯废水的cod值；检测完成后，由引风机作用排出气体，一次检测结束；平行检测三次，取平均值；

步骤(5)、依次关闭进样器和燃烧器，待燃烧器冷却后再依次关闭气体泵、检测器和引风机；启动横向云台和纵向云台，将预选电极从所述待检池内转移到参比池中浸泡；再依次开启第一电磁阀和第三电磁阀，排空高氯废水，一个样品检测结束。

步骤(1)中，清洗待检池和集水箱的方法为：先打开第一电磁阀和第三电磁阀，再依次打开第四电磁阀和第五电磁阀，然后开启第二增压泵，在第二增压泵的作用下，纯水箱内的去二氧化碳蒸馏水经第四电磁阀进入待检池、经第五电磁阀进入集水箱，对待检池、集水箱进行淋洗；淋洗液排空后依次关闭第二增压泵、第四电磁阀和第五电磁阀，再依次关闭第三电磁阀和第一电磁阀。

步骤(3)中，燃烧器、冷却室和检测器的清扫方法为：依次开启气体泵和引风机，由空气对燃烧器、冷却室和检测器进行清扫。

具体的，净化后的高氯废水氯离子含量，检测三次，取平均值。

步骤(4)中，所述的高氯废水中氯离子含量为10000～100000mg/l。根据预选检测结果的氯离子含量不同，进样器的进样量不同，氯离子越高，进样量越大，以最大限度减小误差。当氯离子含量≤50000mg/l时，50μl≤进样器的进样量≤1000μl；当氯离子含量＞50000mg/l时，1000μl＜进样器的进样量≤5000μl。

所述助燃剂为99.9999％高纯氧气。助燃剂相对高氯废水过量，一般的，助燃剂的流量为0.2l/s～2.5l/s。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型高氯废水cod检测装置通过氯离子的预选，差异化废水检测用量，可消除检测时高浓度氯离子对废水cod产生的干扰，抗检测干扰能力更强，实现高氯废水cod的连续化、自动化检测，检测时不使用和产生含铬、含汞重金属检测废液，绿色环保，操作简便，灵敏度高。

附图说明

图1为高氯废水cod检测装置的结构示意图。

图2为高氯废水cod自动检测装置的前处理系统的示意图。

图3为高氯废水cod自动检测装置的预选系统的示意图。

图4为高氯废水cod自动检测装置的检测系统和控制系统的示意图。

其中，1-壳体，2-集水箱，3-纯水箱，4-净化器，5-待检池，6-待检池支管，7-进水管，8-第一电磁阀，9-第一增压泵，10-第二电磁阀，11-第三电磁阀，12-第二增压泵，13-第四电磁阀，14-第五电磁阀，15-参比池，16-预选电极，17-横向云台，18-纵向云台，19-进样器，20-雾化器，21-燃烧器，22-冷却室，23-检测器，24-气体泵，25-引风机，26-控制器，27-显示屏。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例，对实用新型技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，并不是全部实施例。

实施例1

如图1-图4所示，一种高氯废水cod检测装置，包括前处理系统、预选系统、检测系统和控制系统；所述前处理系统、预选系统、检测系统和控制系统安装在壳体1内。

所述前处理系统包括集水箱2、纯水箱3、净化器4和待检池5；所述集水箱2上部设有进水管7，集水箱6底部出口管路设有第一电磁阀8；集水箱2上部清水出口经第一增压泵9与净化器4的进水端相连，净化器4的净水端通过管道与待检池5相连，净化器5的浓水端通过第二电磁阀10与集水箱2底部相连；所述待检池5底部通过第三电磁阀11与集水箱2下部相连；所述纯水箱3的出水管路上设有第二增压泵12，第二增压泵12的出口分别与待检池5顶部、集水箱2上部相连，在所述第二增压12和待检池5的连接管路上设有第四电磁阀13，在所述第二增压泵12和集水池2的连接管路上设有第五电磁阀14，由纯水箱中的去二氧化碳蒸馏水清洗待检池和集水箱；所述待检池5设有待检池支管6，待检池支管6下端与待检池5相通使待检池支管与待检池构成y形；

所述预选系统包括参比池15、预选电极16和定位云台，所述参比池15与待检池5共壁相连；所述预选电极16由氯离子选择性电极和甘汞参比电极组成，预选电极16至少有一半浸没在参比池的参比液或待检池待测高氯废水中；所述定位云台由横向云台17和纵向云台18组成，所述横向云台17的轴竖直设置，通过横向云台17带动纵向云台和预选电极在水平面内(俯视角度)左右圆周摆动；所述纵向云台18的轴水平设置，预选电极16由与纵向云台的轴相连的夹套固定，纵向云台带动预选电极在纸平面内(正视角度)前后圆周摆动；通过定位云台实现预选电极在参比池和待检池间的移动。

所述检测系统包括进样器19、雾化器20、燃烧器21、冷却室22和检测器23；所述进样器19一端位于待检池支管6内，另一端通过管道与雾化器20的进样端相连，由进样器吸取待检池中的高氯废水并注入雾化器，进样器19与待检池支管6的连接处通过胶塞进行密封；所述雾化器20的进气端经气体泵24与外接外接气源相连由气体泵将助燃剂(99.9999％高纯氧气)泵入雾化器，所述雾化器20的出口位于燃烧器21内，高氯废水在雾化器内雾化成微小液滴，随助燃剂进入燃烧器内燃烧完全；所述燃烧器21出口经所述冷却室22与检测器23相通，燃烧器排出的气体冷却后进入检测器，由检测器检测co2含量，根据标准曲线换算出待测高氯废水的cod值；所述检测器23的出气口管路设有通过引风机25将气体排入空气；所述检测器23的检测信号通过导线与所述控制系统相连。

所述控制系统包括控制器26和显示屏27；由预选电极测出的cl^-含量、由检测器测出的co2含量反馈至控制器，再由控制器将结果保存并展示到显示屏上或对外输出。由所述控制系统控制进样器、定位云台、预选电极、燃烧器、检测器、电磁阀等，控制方法是常规的信号反馈响应法。

具体的，所述集水箱2的下部较上部收窄，以便大颗粒物的快速沉降。

所述纯水箱3中的纯水为去除二氧化碳的蒸馏水。

所述净化器4为微滤膜孔径0.45微米的超滤膜组件。

所述参比液是由去二氧化碳蒸馏水配制的氯化钠标准溶液，以氯离子浓度计为50000mg/l。

所述燃烧器21为中空管状的电阻式加热管，燃烧器内壁内表面分布有凹槽或圆形突起；所述燃烧器的材质为耐氯离子腐蚀的陶瓷；所述燃烧器的工作温度为900℃。

所述的冷却室22为中空的冷却室，所述冷却室的材质为不锈钢。所述冷却室的体积为燃烧器体积的30～50倍，燃烧器排出的高温气体进入冷却室，体积突然放大，并通过与冷却室外界进行快速热交换，使气体温度降低至低于100℃。

所述检测器23为co2红外检测器或co2传感器，由检测器检测co2含量，根据标准曲线换算出待测高氯废水的cod值。

基于本实施例高氯废水检测装置检测高氯废水cod的方法，包括以下步骤：

步骤(1)、装置开机，控制器26和显示屏27通电；清洗待检池和集水箱：先打开第一电磁阀8和第三电磁阀11，再依次打开第四电磁阀13和第五电磁阀14，然后开启第二增压泵12，在第二增压泵的作用下，纯水箱3内的去二氧化碳蒸馏水经第四电磁阀13进入待检池4、经第五电磁阀14进入集水箱2，对待检池、集水箱进行淋洗，时长3分钟；淋洗液排空后依次关闭第二增压泵12、第四电磁阀13和第五电磁阀14，再依次关闭第三电磁阀11和第一电磁阀8；

步骤(2)、待测高氯废水经进水管7进入集水箱2，静置，废水中的大颗粒物在重力作用下沉至集水箱底部，再依次开启第一增压泵9(工作压力为0.1mpa～2.5mpa)和第二电磁阀10，废水经第一增压泵进入净化器4进行过滤，高氯废水中的细小悬浮颗粒物被完全截留，淡水进入待检池5，浓水经第二电磁阀10回到集水箱2内，再关闭第一增压泵9；

步骤(3)、依次开启燃烧器21和检测器23进行预热，将燃烧器预热至300～500℃；再依次开启气体泵24和引风机25对燃烧器21、冷却室22和检测器23进行清扫；启动横向云台17和纵向云台18，将预选电极16从参比池15中转移到待检池5内，对净化后的高氯废水进行预选检测，测定氯离子含量，检测三次，取平均值，氯离子含量小于50000mg/l；

步骤(4)、启动进样器19，吸取500微升高氯废水注入雾化器20，高氯废水雾化成微小液滴，并随助燃剂进入预热好的燃烧器21(燃烧器的工作温度为900℃)内燃烧完全，产生的高温气体进入冷却室22内降温至低于100℃，再进入检测器23内进行检测，检测完成后检测数据反馈给所述控制器26，剩余气体在引风机25的作用下排入空气，一次检测结束；

步骤(5)、重复步骤(4)，平行检测三次后取平均值，测得高氯废水中cod值为150.03mg/l；依次关闭所述进样器19和燃烧器21，待燃烧器21冷却后再依次关闭气体泵24、检测器23和引风机25，启动横向云台17和纵向云台18，将预选电极16从待检池5内转移到参比池15中浸泡，再依次开启所述第一电磁阀8和第三电磁阀11，排空高氯废水，一个样品检测结束。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：待测高氯废水不同，预选检测结果为氯离子含量大于50000mg/l，进样器19吸取1500微升高氯废水进入雾化器20，最后测得高氯废水中cod值为185.9mg/l。